Princíp činnosti celulárna komunikácia

Základné princípy mobilnej telefónie sú celkom jednoduché. Federálna komisia pre komunikácie pôvodne stanovila oblasti geografického pokrytia pre mobilné rádiové systémy na základe upravených údajov zo sčítania ľudu z roku 1980. Myšlienka bunkovej komunikácie spočíva v tom, že každá oblasť je rozdelená na bunky šesťuholníkového tvaru, ktoré do seba zapadajú a vytvárajú štruktúru podobnú včelím plástom, ako je znázornené na obrázok 6.1, a. Šesťuholníkový tvar bol zvolený, pretože poskytuje najefektívnejší prenos, približne zodpovedajúci kruhovému vyžarovaciemu diagramu a zároveň eliminuje medzery, ktoré sa vždy objavujú medzi susednými kruhmi.

Bunka je definovaná svojou fyzickou veľkosťou, počtom obyvateľov a vzormi premávky. Federal Communications Commission nereguluje počet buniek v systéme ani ich veľkosť, takže operátori musia nastaviť tieto parametre v súlade s očakávanými vzormi prevádzky. Každá geografická oblasť má pridelený pevný počet mobilných hlasových kanálov. Fyzické rozmery Bunky závisia od hustoty účastníkov a štruktúry hovoru. Napríklad veľké bunky (makrobunky) majú zvyčajne polomer 1,6 až 24 km s výkonom vysielača základňovej stanice 1 W až 6 W. Najmenšie bunky (mikrobunky) majú zvyčajne polomer 460 m alebo menej s výkonom vysielača základňovej stanice 0,1 W až 1 W. Obrázok 6.1b znázorňuje bunkovú konfiguráciu s dvomi veľkosťami buniek.

Obrázok 6.1. – Voštinová štruktúra buniek a); voštinová štruktúra s plástmi dvoch veľkostí b) klasifikácia plástov c)

Mikročlánky sa najčastejšie používajú v regiónoch s vysoká hustota populácia. Vďaka svojmu krátkemu dosahu sú mikročlánky menej náchylné na rušenie, ktoré zhoršuje kvalitu prenosu, ako sú odrazy a oneskorenia signálu.

Makrobunka môže byť superponovaná na skupinu mikrobuniek, pričom mikrobunky slúžia pomaly sa pohybujúcim mobilným zariadeniam a makrobunka obsluhuje rýchlo sa pohybujúce mobilné zariadenia. Mobilné zariadenie je schopné určiť rýchlosť svojho pohybu ako rýchly alebo pomalý. To vám umožní znížiť počet prechodov z jednej bunky do druhej a opraviť údaje o polohe.

Algoritmus pohybu z jednej bunky do druhej možno meniť na krátke vzdialenosti medzi mobilným zariadením a základňovou stanicou mikrobunky.

Niekedy sú rádiové signály v bunke príliš slabé na zabezpečenie spoľahlivej komunikácie v interiéri. To platí najmä pre dobre tienené oblasti a oblasti s vysokou úrovňou rušenia. V takýchto prípadoch sa používajú veľmi malé bunky - pikobunky. Vnútorné pikobunky môžu používať rovnaké frekvencie ako bežné bunky tohto regiónu, najmä v priaznivom prostredí, ako sú podzemné tunely.

Pri plánovaní systémov využívajúcich bunky šesťuholníkového tvaru môžu byť vysielače základňových staníc umiestnené v strede bunky, na okraji bunky alebo v hornej časti bunky (obrázok 6.2 a, b, c). Bunky s vysielačom v strede zvyčajne používajú všesmerové antény, zatiaľ čo bunky s vysielačmi na okraji alebo vrchole zvyčajne používajú sektorové smerové antény.

Všesmerové antény vyžarujú a prijímajú signály rovnako vo všetkých smeroch.

Obrázok 6.2 – Umiestnenie vysielačov v bunkách: v strede a); na hrane b); hore c)

V celulárnom komunikačnom systéme môže byť jedna výkonná pevná základňová stanica umiestnená vysoko nad centrom mesta nahradená množstvom identických nízkoenergetických staníc, ktoré sú inštalované v oblasti pokrytia na miestach umiestnených bližšie k zemi.

Bunky používajúce rovnakú skupinu rádiových kanálov sa môžu vyhnúť rušeniu, ak sú správne rozmiestnené. V tomto prípade sa pozoruje opätovné použitie frekvencie. Opätovné použitie frekvencie je pridelenie rovnakej skupiny frekvencií (kanálov) niekoľkým bunkám za predpokladu, že tieto bunky sú oddelené značnými vzdialenosťami. Opätovné použitie frekvencie je uľahčené znížením oblasti pokrytia každej bunky. Základňovej stanici každej bunky je pridelená skupina prevádzkových frekvencií, ktoré sa líšia od frekvencií susedných buniek, a antény základňových staníc sú vybrané tak, aby pokryli požadovanú obslužnú oblasť v jej bunke. Keďže obsluhovaná oblasť je obmedzená na hranice jednej bunky, rôzne bunky môžu využívať rovnakú skupinu prevádzkových frekvencií bez rušenia za predpokladu, že dve takéto bunky sú umiestnené v dostatočnej vzdialenosti od seba.

Geografické obsluhované oblasti bunkový systém, obsahujúci niekoľko skupín buniek sa delí na klastre (Obrázok 6.3). Každý klaster pozostáva zo siedmich buniek, ktorým je pridelený rovnaký počet plne duplexných komunikačných kanálov. Bunky s rovnakým označením písmen používajú rovnakú skupinu prevádzkových frekvencií. Ako je zrejmé z obrázku, vo všetkých troch zhlukoch sa používajú rovnaké frekvenčné skupiny, čo umožňuje strojnásobiť počet dostupné kanály mobilnej komunikácie. Listy A, B, C, D, E, F A G predstavujú sedem frekvenčných skupín.

Obrázok 6.3 – Princíp opätovného použitia frekvencie v celulárnej komunikácii

Zvážte systém s pevným počtom plne duplexných kanálov dostupných v niektorých oblastiach. Každá oblasť služieb je rozdelená do klastrov a prijíma skupinu kanálov, ktoré sú medzi sebou rozdelené N plásty zhluku, zoskupujúce sa do neopakujúcich sa kombinácií. Všetky bunky majú rovnaký počet kanálov, ale môžu obsluhovať oblasti s jednou veľkosťou.

Celkový počet bunkových kanálov dostupných v klastri teda môže byť vyjadrený výrazom:

F=GN (6.1)

Kde F– počet plne duplexných bunkových komunikačných kanálov dostupných v klastri;

G– počet kanálov v bunke;

N– počet buniek v zhluku.

Ak je klaster "skopírovaný" v rámci danej oblasti služieb m krát, potom bude celkový počet plne duplexných kanálov:

C = mGN = mF (6.2)

Kde S– celkový počet kanálov v danej zóne;

m– počet zhlukov v danej zóne.

Z výrazov (6.1) a (6.2) je zrejmé, že celkový počet kanálov v systéme mobilného telefónu je priamo úmerný počtu „opakovaní“ klastra v danej oblasti služieb. Ak sa veľkosť klastra zníži, zatiaľ čo veľkosť bunky zostane rovnaká, na pokrytie danej oblasti služieb bude potrebných viac klastrov a celkový počet kanálov v systéme sa zvýši.

Počet účastníkov, ktorí môžu súčasne využívať rovnakú skupinu frekvencií (kanálov), pričom nie sú v susedných bunkách malej oblasti pokrytia (napríklad v rámci mesta), závisí od celkového počtu buniek v danej oblasti. Typicky je počet takýchto účastníkov štyria, ale v husto obývaných regiónoch môže byť oveľa vyšší. Toto číslo sa volá faktor opätovného použitia frekvencie alebo FRF – Faktor opätovného použitia frekvencie. Matematicky to možno vyjadriť vzťahom:

(6.3)

Kde N– celkový počet plne duplexných kanálov v oblasti služieb;

S– celkový počet plne duplexných kanálov v bunke.

S predpokladaným nárastom celulárnej prevádzky je zvýšený dopyt po službe uspokojený zmenšením veľkosti bunky, jej rozdelením na niekoľko buniek, z ktorých každá má svoju vlastnú základňovú stanicu. Efektívne oddelenie buniek umožňuje systému zvládnuť viac hovorov, pokiaľ bunky nie sú príliš malé. Ak je priemer bunky menší ako 460 m, základňové stanice susedných buniek sa budú navzájom ovplyvňovať. Vzťah medzi opätovným použitím frekvencie a veľkosťou klastra určuje ako stupnica celulárny systém v prípade zvýšenia hustoty účastníkov. Čím menej buniek v zhluku, tým väčšia je pravdepodobnosť vzájomného vplyvu medzi kanálmi.

Pretože bunky majú šesťuholníkový tvar, každá bunka má vždy šesť rovnako vzdialených susedných buniek a uhly medzi čiarami spájajúcimi stred ktorejkoľvek bunky so stredmi susedných buniek sú násobky 60°. Preto je počet možných veľkostí klastrov a rozložení buniek obmedzený. Na vzájomné spojenie buniek bez medzier (mozaikovým spôsobom) musia byť geometrické rozmery šesťuholníka také, aby počet buniek v zhluku spĺňal podmienku:

(6.4)

Kde N– počet buniek v zhluku; i A j– nezáporné celé čísla.

Vyhľadanie trasy k najbližším bunkám so zdieľaným kanálom (takzvané bunky prvej vrstvy) prebieha takto:

Presunúť do i bunky (cez stredy susedných buniek):

Presunúť do j bunky dopredu (cez stredy susedných buniek).

Napríklad počet buniek v klastri a umiestnenie buniek prvej vrstvy pre nasledujúce hodnoty: j = 2. i = 3 sa určí z výrazu 6.4 (obrázok 6.4) N = 32 + 32 + 22 = 19.

Obrázok 6.5 zobrazuje šesť najbližších buniek, ktoré používajú rovnaké kanály ako bunka A.

Proces odovzdávania z jednej bunky do druhej, t.j. keď sa mobilné zariadenie presunie zo základňovej stanice 1 do základňovej stanice 2 (obrázok 6.6), zahŕňa štyri hlavné fázy:

1) iniciácia – mobilné zariadenie alebo sieť zistí potrebu odovzdania a spustí potrebné sieťové procedúry;

2) rezervácia zdrojov - pomocou vhodných sieťových procedúr sú rezervované sieťové zdroje potrebné na prenos služby (hlasový kanál a riadiaci kanál);

3) vykonávanie – priamy prenos riadenia z jednej základňovej stanice na druhú;

4) ukončenie – nadbytočné sieťové zdroje sa uvoľnia a stanú sa dostupnými pre iné mobilné zariadenia.

Obrázok 6.6 – Odovzdanie

Takmer každý používal mobilný telefón, no málokto sa zamyslel nad tým, ako to celé funguje? V tomto literárnom diele sa pokúsime zvážiť, ako prebieha komunikácia z pohľadu vášho telekomunikačného operátora.

Keď vytočíte číslo a začnete volať, alebo vám niekto zavolá, vaše zariadenie komunikuje cez rádiový kanál s jednou z antén najbližšej základňovej stanice.

Každý z základňové stanice obsahuje jednu až dvanásť antén transceiveru nasmerovaných rôznymi smermi, aby poskytovali komunikáciu účastníkom zo všetkých smerov. V odbornom žargóne sa antény nazývajú aj „sektory“. Sami ste ich už určite videli veľakrát – veľké šedé obdĺžnikové bloky.

Z antény sa signál prenáša káblom priamo do riadiacej jednotky základnej stanice. Súbor sektorov a riadiaci blok sa zvyčajne nazýva - BS, základňová stanica, základňová stanica. Niekoľko základňových staníc, ktorých antény obsluhujú konkrétne územie alebo oblasť mesta, je pripojených k špeciálnej jednotke - tzv. LAC, Local Area Controller, často jednoducho nazývaný ovládač. K jednému ovládaču je zvyčajne pripojených až 15 základňových staníc.

Na druhej strane, ovládače, ktorých môže byť aj niekoľko, sú pripojené k samotnej centrálnej „mozgovej“ jednotke - MSC, Spínacie centrum mobilných služieb, Riadiace centrum Mobilné služby , ľudovo povedané prepínač. Prepínač poskytuje výstup (a vstup) do mesta telefónne linky, iným mobilným operátorom atď.

To znamená, že nakoniec celá schéma vyzerá asi takto:

Malé siete GSM používajú iba jeden prepínač, väčšie, ktoré obsluhujú viac ako milión účastníkov, môžu používať dva, tri alebo viac M.S.C., zjednotené navzájom.

Prečo taká zložitosť? Zdá sa, že by ste mohli jednoducho pripojiť antény k prepínaču - a to je všetko, nebudú žiadne problémy ... Ale nie je to také jednoduché. Je to všetko o jednom jednoduchom anglickom slove - odovzdanie. Tento termín sa vzťahuje na odovzdanie v mobilných sieťach. Teda keď idete po ulici alebo jazdíte autom (vlak, bicykel, kolieskové korčule, asfaltér...) a zároveň telefonujete, tak aby sa spojenie neprerušilo (a nie je prerušené), musíte svoj telefón včas prepnúť z jedného sektora do druhého, z jednej BS do druhej, z jednej Miestnej oblasti do druhej atď. V súlade s tým, ak by boli sektory priamo pripojené k prepínaču, potom by všetky tieto prepínače musel riadiť prepínač, ktorý už má čo robiť. Viacúrovňový dizajn siete umožňuje rovnomerné rozloženie záťaže, čo znižuje pravdepodobnosť zlyhania zariadenia a v dôsledku toho straty komunikácie.

Príklad - ak sa vy a váš telefón presuniete z oblasti pokrytia jedného sektora do oblasti pokrytia druhého, potom riadiaca jednotka BS zvládne prenos telefónu bez ovplyvnenia „nadradených“ zariadení - L.A.C. A M.S.C.. V súlade s tým, ak dôjde k prechodu medzi rôznymi B.S., potom sa kontroluje L.A.C. a tak ďalej.

Činnosť spínača by sa mala zvážiť trochu podrobnejšie. Prepínač v celulárnej sieti vykonáva takmer rovnaké funkcie ako PBX v káblových telefónnych sieťach. Je to on, kto určuje, kam voláte, kto vám volá a je zodpovedný za prácu doplnkové služby, a nakoniec všeobecne určuje, či je možné volať alebo nie.

Zastavme sa pri poslednom bode – čo sa stane, keď zapnete telefón?

Tu si zapnite telefón. Vaša SIM karta má špeciálne číslo, tzv IMSI – Medzinárodné identifikačné číslo predplatiteľa. Toto číslo je jedinečné pre každú SIM kartu na svete a práve podľa tohto čísla operátori rozlišujú jedného účastníka od druhého. Keď telefón zapnete, odošle tento kód a základňová stanica ho odošle LAC, LAC– postupne k vypínaču. Tu prichádzajú do úvahy dve veci prídavné moduly spojené s prepínačom - HLR, Home Location Register A VLR, register polohy návštevníkov. resp. Register domácich predplatiteľov A Register hosťujúcich predplatiteľov. IN HLR sú uložené IMSI všetkých účastníkov, ktorí sú pripojení k tomuto operátorovi. IN VLR obsahuje údaje o všetkých predplatiteľoch, ktorí sú in tento moment používať sieť tohto operátora. IMSI Prenesené na HLR(samozrejme vo vysoko šifrovanej forme; nebudeme sa podrobne zaoberať funkciami šifrovania, povieme len, že za tento proces je zodpovedný iný blok - AuC, Autentifikačné centrum), HLR, zase skontroluje, či takého účastníka má, a ak áno, či nie je zablokovaný napríklad pre neplatenie. Ak je všetko v poriadku, potom je tento účastník zaregistrovaný VLR a odteraz môžete telefonovať. U veľkých operátorov nemusí byť jeden, ale niekoľko pracujúcich paralelne HLR A VLR. Teraz sa pokúsime zobraziť všetko vyššie na obrázku:

Tu sme sa v krátkosti pozreli na to, ako to funguje mobilnej siete. V skutočnosti je všetko oveľa komplikovanejšie, ale ak podrobne opíšeme všetko tak, ako to je, potom táto prezentácia môže objemovo presiahnuť „Vojna a mier“.

Ďalej sa pozrieme na to, ako (a hlavne prečo!) operátor odpisuje peniaze z nášho účtu. Ako ste už pravdepodobne počuli, tarifné plány sú tam tri odlišné typy– takzvané „kreditné“, „zálohové“ a „predplatené“ z angličtiny Predplatené, teda predplatené. Aký je rozdiel? Pozrime sa, ako možno peniaze odpísať počas rozhovoru:

Povedzme, že ste niekde volali. Na ústredni bolo zaznamenané, že tam volal ten a onaký účastník a rozprával sa povedzme štyridsaťpäť sekúnd.

Prvým prípadom je, že máte kreditný alebo zálohový systém. V tomto prípade sa stane nasledovné: údaje o vašich a nielen vašich hovoroch sa nahromadia v prepínači a následne sa v poradí podľa všeobecného poradia prenesú do špeciálneho bloku tzv. Fakturácia, z angličtiny na účet - platiť účty. Fakturácia je zodpovedný za všetky záležitosti súvisiace s peniazmi predplatiteľov - vypočítava náklady na hovory, odpisuje poplatky za predplatné, odpisuje peniaze za služby atď.

Rýchlosť prenosu informácií z M.S.C. V Fakturácia záleží na tom, aký máš výpočtový výkon účtovanie, alebo inak povedané, ako rýchlo dokáže premeniť technické údaje o uskutočnených hovoroch na priame peniaze. V súlade s tým, čím viac účastníkov hovorí alebo čím „pomalšie“ je účtovanie, tým pomalšie sa bude front pohybovať, a teda tým väčšie je oneskorenie medzi samotnou konverzáciou a skutočným odpísaním peňazí za túto konverzáciu. Táto skutočnosť je spojená s nespokojnosťou, ktorú často vyjadrujú niektorí predplatitelia - „Hovorí, že kradnú peniaze! Dva dni som nehovoril – určitá suma bola odpísaná...“ Ale vôbec sa neberie do úvahy, že za rozhovory, ktoré prebehli napríklad pred tromi dňami, neboli peniaze hneď odpísané... Ľudia sa snažia nevšímať si dobré veci... A v týchto dňoch napr. účtovanie jednoducho nemohlo fungovať - ​​kvôli havárii, alebo preto, že sa to nejako zmodernizovalo.

V opačnom smere - od účtovania do M.S.C.- je tu ďalší rad, v ktorom účtovanie informuje ústredňu o stave účtov účastníkov. Opäť pomerne častý prípad - dlh na účte môže dosiahnuť niekoľko desiatok dolárov, ale stále môžete telefonovať - ​​je to práve preto, že „spätný“ rad ešte neprišiel a ústredňa ešte nevie, že ste zlomyseľný neplatič a už dávno ste mali byť zablokovaní.

Zálohové tarify sa líšia od kreditných taríf len spôsobom zúčtovania s účastníkom - v prvom prípade si človek vloží na účet nejakú sumu a z tejto sumy sa mu postupne odpočítavajú peniaze za hovory. Táto metóda je pohodlná, pretože vám umožňuje do určitej miery plánovať a obmedziť náklady na komunikáciu. Druhou možnosťou je kredit, v ktorom sú celkové náklady na všetky hovory za akékoľvek obdobie (“ fakturačný cyklus“), spravidla mesačne, sa vystavuje vo forme faktúry, ktorú je účastník povinný uhradiť. Kreditný systém je pohodlný, pretože vás poistí proti prípadom, keď si potrebujete súrne zavolať, no peniaze na vašom účte sa zrazu minú a telefón je zablokovaný.

Predplatené karty sú navrhnuté úplne inak:

V predplatení účtovanie ako taký sa zvyčajne nazýva " Platforma Pripad».

Okamžite v momente spustenia telefonického spojenia sa medzi sebou vytvorí priame spojenie prepínač A predplatená platforma. Žiadne fronty, dáta sa prenášajú obojsmerne priamo počas rozhovoru, v reálnom čase. V súvislosti s tým majú predplatené karty tieto charakteristické znaky: absencia poplatok za odber(keďže nič také neexistuje zúčtovacie obdobie), obmedzený rozsah doplnkových služieb (technicky je náročné ich účtovať v „reálnom čase“), nemožnosť „prejsť do mínusu“ – konverzácia sa jednoducho preruší hneď, ako sa minú peniaze na účte. Jasná dôstojnosť preipedes je schopnosť presne kontrolovať množstvo peňazí na účte a v dôsledku toho aj vaše výdavky.

IN preipedes niekedy sa pozoruje vtipný jav - ak predplatená platforma z nejakého dôvodu odmieta pracovať, napríklad z dôvodu preťaženia, teda pre predplatiteľov predplatené tarify v tomto čase budú všetky hovory úplne bezplatné. Čo ich – predplatiteľov – teší.

Ale ako sa počítajú naše peniaze, keď hovoríme, keď sme tam? roaming? A ako telefón vo všeobecnosti funguje v roamingu? Nuž, skúsme si odpovedať na tieto otázky:

číslo IMSI pozostáva z 15 číslic, a prvých 5 číslic, tzv СС – kód krajiny(3 číslice) a NC – sieťový kód(5 číslic) – jasne charakterizujte operátora, ku ktorému ste pripojení tohto predplatiteľa. Podľa týchto piatich čísel VLR nájde hosťujúceho operátora HLR domáceho operátora a pozrie sa doň - ale v skutočnosti môže tento účastník využívať roaming u tohto operátora? Ak áno, tak IMSI je registrovaný u VLR hosťujúci operátor a v HLR domov - odkaz na toho istého hosťa VLR aby ste vedeli, kde hľadať predplatiteľa.

Situácia s odpisom peňazí pri účtovaní tiež nie je veľmi jednoduchá. Vzhľadom na to, že hovory spracováva prepínač hosťa, ale prepínač „domov“ počíta peniaze účtovanie, veľké oneskorenia pri odpisovaní prostriedkov sú celkom možné - až mesiac. Aj keď existujú systémy, napr. Ťava2“, ktoré aj v roamingu fungujú na predplatenom princípe, teda odpisujú peniaze v reálnom čase.

Tu vyvstáva ďalšia otázka - na čo sú peniaze odpísané? roaming? Ak je „doma“ všetko jasné - existujú jasne definované tarifné plány, potom pri roamingu je situácia iná - odpisuje sa veľa peňazí a nie je jasné prečo. No, skúsme na to prísť:

Všetky hovory v roamingu sú rozdelené do 3 hlavných kategórií:

Prichádzajúce hovory – v tomto prípade cena hovoru pozostáva z:

náklady medzinárodný hovor z domova do hosťujúceho regiónu
+
Cena prichádzajúceho hovoru od hosťujúceho operátora
+
Určitý príplatok v závislosti od konkrétneho hosťujúceho operátora

Odchádzajúci hovor domov:

Cena medzinárodného hovoru z hosťujúceho regiónu domov
+
Cena odchádzajúceho hovoru od hosťujúceho operátora

Odchádzajúci hovor do oblasti hosťa:

Cena odchádzajúceho hovoru od hosťujúceho operátora
+
Nejaký príplatok v závislosti od konkrétneho operátora

Ako vidíte, cena hovorov v roamingu závisí iba od dvoch vecí - od toho, ku ktorému operátorovi je účastník pripojený doma a akého operátora používa, keď je preč. To odhaľuje jednu veľmi dôležitú vec - cena jednej minúty v roamingu absolútne nezávisí od tarifného plánu zvoleného účastníkom.

Doplním ešte jednu poznámku - ak sú dva telefóny jedného operátora v roamingu spolu s iným operátorom (dobre, napríklad dvaja kamaráti odišli na dovolenku), potom ich bude veľmi drahé hovoriť medzi sebou - volajúci platí ako za odchádzajúce domov a príjemca platí hovor, ako keby niekto prišiel z domu. To je jedna z nevýhod GSM štandardu – že komunikácia v tomto prípade ide cez dom. Aj keď je technicky celkom možné zabezpečiť spojenie „priamo“, ktorý operátor to urobí, ak môžete nechať všetko tak a zarobiť peniaze?

Ešte jedna otázka, in V poslednej dobečasto zaujímavé pre majiteľov viacerých mobilný telefón– koľko bude stáť presmerovaný hovor z jedného telefónu na druhý? A na túto otázku je celkom možné odpovedať:

Povedzme, že presmerovanie hovorov je nastavené z telefónu B na telefón C. Hovor sa uskutočňuje z telefónu A na telefón B – podľa toho je hovor presmerovaný na telefón C. V tomto prípade platia:

Telefón A – ako pre odchádzajúce na telefón B
(v skutočnosti je to logické - koniec koncov, tak to volá)
Telefón B – platí prepravnú cenu
(zvyčajne niekoľko centov za minútu)
+
náklady na medzinárodný hovor z regiónu, kde je B zaregistrovaná, do regiónu, kde je zaregistrovaná C
(ak sú telefóny z rovnakého regiónu, potom je táto zložka nulová).
Telefón C – platí sa ako za prichádzajúce hovory z telefónu A

Na záver by som chcel spomenúť ešte jednu jemnejšiu vec – koľko bude stáť presmerovanie v roamingu? A tu začína zábava:

Váš telefón má napríklad presmerovanie hovorov na vaše domáce číslo z dôvodu vyťaženosti. Potom o prichádzajúci hovor takzvaný " roamingovú slučku“ – hovor prejde na domáci telefón cez hosťa prepínač, teda náklady na takýto presmerovaný hovor o tulák sa bude rovnať súčtu nákladov na prichádzajúce a odchádzajúce hovory domov plus náklady na samotné presmerovanie. A čo je na tom smiešne, je to, že roamer možno ani nevie, že k takémuto hovoru došlo, a následne bude prekvapený, keď uvidí účet za komunikáciu.

to znamená praktické rady– pri cestovaní je vhodné vypnúť všetky typy preposielania (môžete nechať len bezpodmienečné – v tomto prípade nefunguje „roamingová slučka“), najmä preposielanie na hlasová schránka- inak, neskôr sa môžete dlho čudovať - ​​"Kam sa podeli tie peniaze, čo?"

Zoznam pojmov použitých v texte:

AuC– Autentifikačné centrum, Autentifikačné centrum, je zodpovedné za kódovanie informácií prenášaných cez sieť a prijímaných zo siete
Fakturácia– Fakturácia, účtovný systém Peniaze od operátora
B.S.– Základná stanica, základňová stanica, niekoľko antén transceivera patriacich k jednému ovládaciemu zariadeniu.
Ťava2– jeden z Predplatených systémov, ktorý implementuje okamžité strhávanie prostriedkov v roamingu
CC– kód krajiny, kód krajiny podľa štandardu GSM (pre Rusko – 250)
GSM– Globálny systém pre mobilné komunikácie, najrozšírenejší štandard mobilnej komunikácie na svete
Handover – prenos ovládania slúchadla z jednej antény/základňovej stanice/LAC na druhú
HLR– Home Location Register, register domácich účastníkov, obsahuje detailné informácie o všetkých predplatiteľoch pripojených k tomuto operátorovi.
IMEI– Medzinárodná identifikácia mobilného zariadenia, medzinárodná sériové číslo zariadení v štandarde GSM, jedinečné pre každé zariadenie
IMSI– International Mobile Subscriber Identification, medzinárodné sériové číslo účastníka služieb štandardu GSM, je jedinečné pre každého účastníka
L.A.C.– Local Area Controller, Local Area Controller, zariadenia, vedúci práce určitý počet základňových staníc, ktorých antény obsluhujú určitú oblasť.
Miestna oblasť– Miestna zóna, oblasť obsluhovaná BS, ktoré sú súčasťou toho istého LAC
M.S.C.- Mobilné služby Switching Center, Mobile Services Control Center, switch je centrálnym článkom siete GSM.
NC– Network Code, Network Code, kód konkrétneho operátora v danej krajine v štandarde GSM (pre MTS – 01, BeeLine – 99).
Predplatené– Predplatenie, platba vopred – fakturačný systém založený na okamžitom odpisovaní prostriedkov.
Roaming– Roaming s využitím siete iného, ​​„hosťujúceho“ operátora.
SIM– Modul identifikácie predplatiteľa, Modul identifikácie predplatiteľa, SIM karta – elektronická jednotka, vložený do telefónu, na ktorom je zaznamenaná IMSI predplatiteľa.
VLR– Visitor Location Register, register aktívnych predplatiteľov – obsahuje informácie o všetkých predplatiteľoch, ktorí práve využívajú služby tohto operátora.

Telefonická komunikácia je prenos hlasových informácií na veľké vzdialenosti. Pomocou telefonovania majú ľudia možnosť komunikovať v reálnom čase.

Ak v čase vzniku technológie existoval iba jeden spôsob prenosu údajov - analógový, v súčasnosti sa úspešne používajú rôzne komunikačné systémy. Telefón, satelit a mobilné pripojenie, ako aj IP telefónia poskytujú spoľahlivý kontakt medzi účastníkmi, aj keď sú v rôznych častiach sveta. Ako to funguje telefonickú komunikáciu pri použití každej metódy?

Stará dobrá káblová (analógová) telefónia

Pojem „telefónna“ komunikácia sa najčastejšie vzťahuje na analógovú komunikáciu, spôsob prenosu údajov, ktorý sa stal bežnou vecou za takmer storočie a pol. Pri tomto použití sa informácie prenášajú nepretržite, bez medzikódovania.

Spojenie medzi dvoma účastníkmi je regulované vytočením čísla a potom sa komunikácia uskutočňuje prenosom signálu z osoby na osobu prostredníctvom drôtov v doslovnom zmysle slova. Predplatitelia už nie sú prepojení telefónnymi operátormi, ale robotmi, čo značne zjednodušilo a zlacnilo proces, ale princíp fungovania analógových komunikačných sietí zostáva rovnaký.

Mobilná (celulárna) komunikácia

Predplatitelia mobilných operátorov sa mylne domnievajú, že „prestrihli drôt“, ktorý ich spája s telefónnymi ústredňami. Na pohľad je všetko tak - človek sa môže pohybovať kdekoľvek (v rámci pokrytia signálom) bez prerušenia konverzácie a bez straty kontaktu s partnerom a<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Ak však pochopíme, ako funguje mobilná komunikácia, nenájdeme veľa rozdielov od fungovania analógových sietí. Signál v skutočnosti „pláva vo vzduchu“, len z telefónu volajúceho ide do transceiveru, ktorý zase komunikuje s podobným zariadením najbližšie k volanému účastníkovi... cez optické siete.

Stupeň rádiového prenosu dát pokrýva len signálovú cestu od telefónu k najbližšej základňovej stanici, ktorá je úplne tradičným spôsobom prepojená s ostatnými komunikačnými sieťami. Je jasné, ako funguje mobilná komunikácia. Aké sú jeho plusy a mínusy?

Táto technológia poskytuje väčšiu mobilitu v porovnaní s analógovým prenosom dát, ale nesie so sebou rovnaké riziká nežiaduceho rušenia a možnosť odpočúvania.

Cesta signálu bunky

Pozrime sa bližšie na to, ako presne sa signál dostane k volanému účastníkovi.

1. Používateľ vytočí číslo.
2. Jeho telefón nadviaže rádiový kontakt s blízkou základňovou stanicou. Nachádzajú sa na výškových budovách, priemyselných budovách a vežiach. Každá stanica pozostáva z antén transceivera (od 1 do 12) a riadiacej jednotky. K riadiacej jednotke sú pripojené základňové stanice, ktoré obsluhujú jedno územie.
3. Z riadiacej jednotky základňovej stanice sa signál prenáša káblom do ovládača a odtiaľ tiež káblom do prepínača. Toto zariadenie poskytuje vstup a výstup signálu do rôznych komunikačných liniek: medzimestských, mestských, medzinárodných a iných mobilných operátorov. V závislosti od veľkosti siete môže zahŕňať jeden alebo niekoľko prepínačov navzájom prepojených pomocou vodičov.
4. Z „vášho“ prepínača sa signál prenáša cez vysokorýchlostné káble do prepínača iného operátora a ten ľahko určí, v oblasti pokrytia ktorého ovládača sa nachádza účastník, ktorému je hovor adresovaný.
5. Prepínač zavolá požadovaný ovládač, ktorý odošle signál do základňovej stanice, ktorá „vypočúva“ mobilný telefón.
6. Volaný prijme prichádzajúci hovor.

Táto viacvrstvová sieťová štruktúra umožňuje rovnomerné rozloženie záťaže medzi všetky jej uzly. To znižuje pravdepodobnosť zlyhania zariadenia a zabezpečuje neprerušovanú komunikáciu.

Je jasné, ako funguje mobilná komunikácia. Aké sú jeho plusy a mínusy? Táto technológia poskytuje väčšiu mobilitu v porovnaní s analógovým prenosom dát, ale nesie so sebou rovnaké riziká nežiaduceho rušenia a možnosť odpočúvania.

Satelitné pripojenie

Pozrime sa, ako funguje satelitná komunikácia, najvyšší stupeň rozvoja rádioreléovej komunikácie súčasnosti. Opakovač umiestnený na obežnej dráhe je schopný samostatne pokryť obrovskú plochu povrchu planéty. Sieť základňových staníc, ako je to v prípade mobilnej komunikácie, už nie je potrebná.

Individuálny predplatiteľ dostane možnosť cestovať prakticky bez obmedzení a zostať v spojení aj v tajge alebo džungli. Účastník, ktorý je právnickou osobou, môže pripojiť celú mini-PBX k jednej anténe opakovača (toto je dnes známa „miska“), ale musí sa brať do úvahy objem prichádzajúcich a odchádzajúcich správ, ako aj veľkosť súbory, ktoré je potrebné odoslať.

Nevýhody technológie:

• vážna závislosť od počasia. Magnetická búrka alebo iná kataklizma môže nechať účastníka bez komunikácie na dlhú dobu.
• Ak sa niečo fyzicky pokazí na satelitnom zosilňovači, čas potrebný na úplné obnovenie funkčnosti bude trvať veľmi dlho.
• náklady na bezhraničné komunikačné služby často prevyšujú bežné účty. Pri výbere spôsobu komunikácie je dôležité zvážiť, ako veľmi potrebujete takéto funkčné spojenie.

Satelitná komunikácia: výhody a nevýhody

Hlavnou črtou „satelitu“ je, že poskytuje účastníkom nezávislosť od pozemných komunikačných liniek. Výhody tohto prístupu sú zrejmé. Tie obsahujú:

• mobilita zariadení. Môže byť nasadený vo veľmi krátkom čase;
• schopnosť rýchlo vytvárať rozsiahle siete pokrývajúce veľké územia;
• komunikácia s ťažko dostupnými a odľahlými oblasťami;
• rezervácia kanálov, ktoré možno použiť v prípade výpadku pozemnej komunikácie;
• flexibilita technických charakteristík siete, čo umožňuje jej prispôsobenie takmer akýmkoľvek požiadavkám.

Nevýhody technológie:

• vážna závislosť od počasia. Magnetická búrka alebo iná kataklizma môže nechať účastníka bez komunikácie na dlhú dobu;
• ak na satelitnom zosilňovači niečo fyzicky zlyhá, obdobie do úplného obnovenia funkčnosti systému bude trvať dlho;
• náklady na bezhraničné komunikačné služby často prevyšujú bežné účty.

Pri výbere spôsobu komunikácie je dôležité zvážiť, ako veľmi potrebujete takéto funkčné spojenie.

Milióny ľudí na celom svete používajú mobilné telefóny, pretože mobilné telefóny výrazne uľahčili komunikáciu s ľuďmi na celom svete.

Mobilné telefóny v súčasnosti prichádzajú s množstvom funkcií a každým dňom sú k dispozícii ďalšie. V závislosti od modelu mobilného telefónu môžete urobiť nasledovné:

Uložte si dôležité informácie
Robte si poznámky alebo si vytvorte zoznam úloh
Zaznamenajte dôležité stretnutia a zapnite budíky pre pripomienky
na výpočty použite kalkulačku
odosielať alebo prijímať poštu
hľadať informácie (správy, vyhlásenia, vtipy a mnoho iného) na internete
hrať hry
pozerať TV
posielať správy
Použite iné zariadenia, ako sú MP3 prehrávače, PDA a navigačné systémy GPS.

Ale nezamysleli ste sa niekedy nad tým, ako funguje mobilný telefón? A čím sa líši od jednoduchého telefónu na pevnú linku? Čo znamenajú všetky tieto výrazy PCS, GSM, CDMA a TDMA? Tento článok bude hovoriť o nových funkciách mobilných telefónov.

Začnime tým, že mobilný telefón je v podstate rádio – pokročilejší typ, ale predsa len rádio. Samotný telefón vytvoril Alexander Graham Bell v roku 1876 a bezdrôtovú komunikáciu o niečo neskôr Nikolai Tesla v 80. rokoch 19. storočia (Talian Guglielmo Marconi prvýkrát začal hovoriť o bezdrôtovej komunikácii v roku 1894). Bolo predurčené, aby sa tieto dve skvelé technológie spojili.

V dávnych dobách, keď ešte neexistovali mobilné telefóny, si ľudia inštalovali do áut rádiotelefóny, aby mohli komunikovať. Tento rádiotelefónny systém fungoval pomocou jednej hlavnej antény inštalovanej na veži mimo mesta a podporoval asi 25 kanálov. Pre pripojenie k hlavnej anténe musel mať telefón výkonný vysielač – s rádiusom asi 70 km.

Ale len málokto mohol používať takéto rádiové telefóny kvôli obmedzenému počtu kanálov.

Genialita mobilného systému spočíva v rozdelení mesta na niekoľko prvkov („buniek“). To podporuje opätovné používanie frekvencií v celom meste, takže milióny ľudí môžu súčasne používať mobilné telefóny. „Honeycomb“ nebol vybraný náhodou, pretože práve plást (v tvare šesťuholníka) dokáže najoptimálnejšie pokryť plochu.

Pre lepšie pochopenie fungovania mobilného telefónu je potrebné porovnať CB rádio (t.j. bežné rádio) a bezdrôtový telefón.

Plne duplexné prenosné zariadenie verzus poloduplexné – rádiotelefóny, podobne ako jednoduché rádiá, sú poloduplexné zariadenia. To znamená, že dvaja ľudia používajú rovnakú frekvenciu, takže môžu hovoriť iba striedavo. Mobilný telefón je plne duplexné zariadenie, čo znamená, že osoba používa dve frekvencie: jedna frekvencia slúži na počúvanie osoby na druhej strane, druhá na hovorenie. Preto môžete súčasne hovoriť na mobilných telefónoch.

Kanály - rádiotelefón používa iba jeden kanál, rádio má asi 40 kanálov. Jednoduchý mobilný telefón môže mať 1 664 alebo viac kanálov.

V poloduplexných zariadeniach oba rádiové vysielače používajú rovnakú frekvenciu, takže môže hovoriť iba jedna osoba. V plne duplexných zariadeniach používajú 2 vysielače rôzne frekvencie, takže ľudia môžu hovoriť súčasne. Mobilné telefóny sú plne duplexné zariadenia.

V typickom systéme mobilných telefónov v USA používa používateľ mobilného telefónu približne 800 frekvencií na hovory po meste. Mobilný telefón rozdeľuje mesto na niekoľko stoviek. Každá bunka má špecifickú veľkosť a pokrýva plochu 26 km2. Voštiny sú ako šesťuholníky uzavreté v mriežke.

Pretože mobilné telefóny a stanice používajú vysielače s nízkym výkonom, nesusediace bunky môžu používať rovnaké frekvencie. Tieto dve bunky môžu používať rovnaké frekvencie. Mobilná sieť pozostáva z výkonných vysokorýchlostných počítačov, základňových staníc (viacfrekvenčné VHF transceivery) distribuovaných v celej pracovnej oblasti celulárnej siete, mobilných telefónov a iných špičkových zariadení. O základňových staniciach budeme hovoriť ďalej, ale teraz sa pozrime na „bunky“, ktoré tvoria bunkový systém.

Jedna bunka v analógovom celulárnom systéme využíva 1/7 dostupných obojsmerných komunikačných kanálov. To znamená, že každá bunka (zo 7 buniek v mriežke) využíva 1/7 dostupných kanálov, ktoré majú vlastnú sadu frekvencií, a preto sa navzájom neprekrývajú:

Používateľ mobilného telefónu zvyčajne prijíma 832 rádiových frekvencií na hovory po meste.
Každý mobilný telefón využíva 2 frekvencie na jeden hovor – tzv. obojsmerný kanál - teda pre každého používateľa mobilného telefónu existuje 395 komunikačných kanálov (zvyšných 42 frekvencií využíva hlavný kanál - o tom si povieme neskôr).

Každá bunka má teda k dispozícii až 56 komunikačných kanálov. To znamená, že 56 ľudí bude môcť súčasne hovoriť na mobilných telefónoch. Prvá mobilná technológia, 1G, sa považuje za analóg celulárnej siete. Odkedy sa začal používať digitálny prenos informácií (2G), počet kanálov sa výrazne zvýšil.

Mobilné telefóny majú zabudované vysielače s nízkym výkonom, takže fungujú na 2 úrovniach signálu: 0,6 wattu a 3 watty (pre porovnanie tu je jednoduché rádio, ktoré funguje na 4 watty). Základňové stanice tiež používajú vysielače s nízkym výkonom, ale majú svoje výhody:

Prenos signálu základňovej stanice a mobilného telefónu v rámci každej bunky vám neumožňuje vzdialiť sa od bunky. Týmto spôsobom môžu obe bunky opätovne použiť rovnakých 56 frekvencií. Rovnaké frekvencie možno použiť v celom meste.
Spotreba nabíjania mobilného telefónu, ktorý zvyčajne beží na batériu, nie je výrazne vysoká. Vysielače s nízkym výkonom znamenajú malé batérie, vďaka čomu sú mobilné telefóny kompaktnejšie.

Mobilná sieť potrebuje niekoľko základňových staníc bez ohľadu na veľkosť mesta. Malé mesto by malo mať niekoľko stoviek veží. Všetci používatelia mobilných telefónov v ktoromkoľvek meste sú riadení jednou hlavnou kanceláriou, ktorá sa nazýva Centrum prepínania mobilných telefónov. Toto centrum riadi všetky telefónne hovory a základňové stanice v danej oblasti.

Kódy mobilných telefónov

Elektronické poradové číslo (ESN) je jedinečné 32-bitové číslo naprogramované do mobilného telefónu výrobcom.
Mobile Identification Number (MIN) je 10-miestny kód odvodený z čísla mobilného telefónu.
Systémový identifikačný kód (SID) je jedinečný 5-miestny kód pridelený každej spoločnosti FCC. Posledné dva kódy, MIN a SID, sa naprogramujú do mobilného telefónu pri zakúpení karty a zapnutí telefónu.

Každý mobilný telefón má svoj vlastný kód. Kódy sú potrebné na rozpoznanie telefónov, majiteľov mobilných telefónov a mobilných operátorov. Napríklad máte mobilný telefón, zapnete ho a pokúsite sa zavolať. Počas tohto obdobia sa stane toto:

Keď prvýkrát zapnete telefón, hľadá identifikačný kód na hlavnom ovládacom kanáli. Kanál je špeciálna frekvencia, ktorú mobilné telefóny a základňová stanica používajú na prenos signálov. Ak telefón nemôže nájsť riadiaci kanál, potom je mimo dosahu a na obrazovke sa zobrazí správa „žiadna sieť“.
Keď telefón prijme identifikačný kód, porovná ho so svojím vlastným kódom. Ak dôjde k zhode, mobilný telefón sa môže pripojiť k sieti.
Spolu s kódom si telefón vyžiada prístup do siete a mobilná ústredňa zaznamená polohu telefónu do databázy, takže ústredňa vie, ktorý telefón používate, keď vám chce poslať servisnú správu.
Ústredňa prijíma hovory a dokáže vypočítať vaše číslo. Kedykoľvek môže vyhľadať vaše telefónne číslo vo svojej databáze.
Ústredňa kontaktuje váš mobilný telefón, aby vám oznámila, ktorú frekvenciu máte použiť, a potom, čo mobilný telefón komunikuje s anténou, telefón získa prístup k sieti.

Mobilný telefón a základňová stanica udržiavajú neustály rádiový kontakt. Mobilný telefón pravidelne prepína z jednej základňovej stanice na druhú, ktorá vysiela silnejší signál. Ak sa mobilný telefón presunie z poľa základňovej stanice, nadviaže spojenie s inou blízkou základňovou stanicou, a to aj počas rozhovoru. Dve základňové stanice „komunikujú“ cez Switching Center, ktoré vysiela signál do vášho mobilného telefónu na zmenu frekvencie.

Existujú prípady, keď sa pri pohybe signál presúva z jednej bunky do druhej, patriacej inému mobilnému operátorovi. V tomto prípade signál nezmizne, ale je prenesený k inému mobilnému operátorovi.

Väčšina moderných mobilných telefónov môže fungovať v niekoľkých štandardoch, čo vám umožňuje využívať roamingové služby v rôznych mobilných sieťach. Ústredňa, ktorej bunky teraz používate, kontaktuje vašu ústredňu a požiada o potvrdenie kódu. Váš systém prenesie všetky údaje o vašom telefóne do iného systému a Switching Center vás spojí s bunkami nového mobilného operátora. A najúžasnejšie na tom je, že toto všetko je hotové za pár sekúnd.

Najnepríjemnejšie na tom všetkom je, že za roamingové hovory môžete zaplatiť pekný cent. Na väčšine telefónov sa pri prvom prekročení hranice zobrazí roamingová služba. V opačnom prípade si radšej skontrolujte mapu mobilného pokrytia, aby ste neskôr nemuseli platiť „nadsadené“ tarify. Preto si ihneď skontrolujte cenu tejto služby.

Upozorňujeme, že ak chcete využívať roamingovú službu, telefón musí fungovať vo viacerých pásmach, pretože rôzne krajiny používajú rôzne pásma.

V roku 1983 bol vyvinutý prvý analógový mobilný telefónny štandard AMPS (Advanced Mobile Telephone Service). Tento analógový štandard mobilnej komunikácie pracuje vo frekvenčnom rozsahu od 825 do 890 MHz. Aby sa zachovala konkurencia a ceny na trhu, federálna vláda USA požadovala, aby na trhu existovali aspoň dve spoločnosti zaoberajúce sa rovnakým podnikaním. Jednou z takýchto spoločností v Spojených štátoch bola Local Telephone Company (LEC).

Každá spoločnosť mala vlastných 832 frekvencií: 790 pre hovory a 42 pre dáta. Na vytvorenie jedného kanála sa použili dve frekvencie naraz. Frekvenčný rozsah pre analógový kanál bol zvyčajne 30 kHz. Vysielací a prijímací rozsah hlasového kanála je oddelený 45 MHz, takže jeden kanál sa neprekrýva s druhým.

Verzia štandardu AMPS s názvom NAMPS (Narrowband Advanced Communications System) využíva nové digitálne technológie, ktoré umožňujú systému strojnásobiť jeho schopnosti. Ale aj keď využíva nové digitálne technológie, táto verzia zostáva len analógová. Analógové štandardy AMPS a NAMPS fungujú iba na frekvencii 800 MHz a zatiaľ nemôžu ponúkať širokú škálu funkcií, ako je internetové pripojenie a pošta.

Digitálne mobilné telefóny patria do druhej generácie (2G) mobilnej technológie. Používajú rovnakú rádiovú technológiu ako analógové telefóny, ale trochu iným spôsobom. Analógové systémy plne nevyužívajú signál medzi telefónom a mobilnou sieťou – analógové signály nemožno rušiť alebo manipulovať tak ľahko ako digitálne signály. To je jeden z dôvodov, prečo mnohé káblové spoločnosti prechádzajú na digitálne vysielanie – aby mohli využívať viac kanálov v danom rozsahu. Je úžasné, aký efektívny môže byť digitálny systém.

Mnoho digitálnych mobilných systémov používa frekvenčnú moduláciu (FSK) na prenos a príjem údajov cez analógový portál AMPS. Frekvenčná modulácia využíva pri prenose digitálnych informácií medzi vežou a mobilným telefónom 2 frekvencie, jednu pre logickú nulu, druhú pre logickú nulu. Na konverziu analógových informácií na digitálne a naopak je potrebná modulácia a kódovacia schéma. To naznačuje, že digitálne mobilné telefóny musia byť schopné rýchlo spracovať údaje.

Z hľadiska zložitosti na kubický palec patria mobilné telefóny medzi najzložitejšie moderné zariadenia. Digitálne mobilné telefóny dokážu vykonávať milióny výpočtov za sekundu, aby zakódovali alebo dekódovali hlasový tok.

Každý bežný telefón sa skladá z niekoľkých častí:

Čip (doska), ktorý je mozgom pre telefón
Anténa
Displej z tekutých kryštálov (LCD)
Klávesnica
Mikrofón
Hovorca
Batéria

Mikroobvod je centrom celého systému. Ďalej sa pozrieme na to, aké typy čipov existujú a ako každý z nich funguje. Analógovo-digitálny a spätno-digitálny konverzný čip kóduje odchádzajúci zvukový signál z analógového systému na digitálny a prichádzajúci signál z digitálneho systému do analógového.

Mikroprocesor je centrálne spracovateľské zariadenie zodpovedné za vykonávanie väčšiny prác spracovania informácií. Ovláda klávesnicu a displej a mnoho ďalších procesov.

Čipy ROM a čip pamäťovej karty vám umožňujú ukladať údaje operačného systému mobilného telefónu a ďalšie používateľské údaje, ako sú údaje telefónneho zoznamu. Rádiová frekvencia riadi napájanie a nabíjanie a zvláda stovky FM vĺn. Vysokofrekvenčný zosilňovač riadi signály, ktoré prijíma alebo odráža anténa. Veľkosť obrazovky sa výrazne zvýšila, pretože mobilné telefóny sa stali funkčnejšími. Mnoho telefónov má notebooky, kalkulačky a hry. A teraz je oveľa viac telefónov pripojených k PDA alebo webovému prehliadaču.

Niektoré telefóny ukladajú určité informácie, ako sú kódy SID a MIN, do vstavanej pamäte flash, zatiaľ čo iné používajú externé karty, napríklad karty SmartMedia.

Mnoho telefónov má reproduktory a mikrofóny také malé, že je ťažké si predstaviť, ako vôbec vydávajú zvuk. Ako vidíte, reproduktory majú rovnakú veľkosť ako malá minca a mikrofón nie je väčší ako batéria hodiniek. Mimochodom, takéto batérie do hodiniek sa používajú vo vnútornom čipe mobilného telefónu na prevádzku hodiniek.

Najúžasnejšie je, že pred 30 rokmi mnohé z týchto častí zaberali celé poschodie budovy, no teraz sa to všetko zmestí do dlane človeka.

Existujú tri najbežnejšie spôsoby, ako mobilné telefóny 2G využívajú rádiové frekvencie na prenos informácií:

FDMA (viacnásobný prístup s frekvenčným delením) TDMA (viacnásobný prístup s časovým delením) CDMA (viacnásobný prístup s kódovým delením)

Aj keď sa názvy týchto metód zdajú také mätúce, môžete ľahko uhádnuť, ako fungujú, jednoducho rozdelením názvu na jednotlivé slová.

Prvé slovo, frekvencia, čas, kód, označuje spôsob prístupu. Druhé slovo, rozdelenie, znamená, že oddeľuje hovory na základe metódy prístupu.

FDMA umiestni každý telefónny hovor na samostatnú frekvenciu. TDMA pridelí každému hovoru určitý čas na jeho pridelenej frekvencii. CDMA pridelí každému hovoru jedinečný kód a potom ho prenesie na voľnú frekvenciu.

Posledné slovo každej metódy, násobok, znamená, že každú stotinu môže použiť niekoľko ľudí.

FDMA

FDMA (Frequency Division Multiple Access) je metóda využívania rádiových frekvencií, kde je v rovnakom frekvenčnom pásme iba jeden účastník, pričom rôzni účastníci používajú rôzne frekvencie v rámci bunky. Je aplikáciou frekvenčného multiplexovania (FDM) v rádiovej komunikácii. Aby sme lepšie pochopili, ako funguje FDMA, musíme sa pozrieť na to, ako fungujú rádiá. Každá rozhlasová stanica vysiela svoj signál do voľných frekvenčných pásiem. Metóda FDMA sa používa predovšetkým na prenos analógových signálov. A hoci táto metóda nepochybne dokáže prenášať digitálne informácie, nepoužíva sa, pretože sa považuje za menej efektívnu.

TDMA

TDMA (Time Division Multiple Access) je metóda využívania rádiových frekvencií, keď je v rovnakom frekvenčnom slote viacero účastníkov, rôzni účastníci využívajú na prenos rôzne časové sloty (intervaly). Ide o aplikáciu Time Division Multiplexing (TDM) v rádiovej komunikácii. Pri použití TDMA je úzke frekvenčné pásmo (30 kHz široké a 6,7 ​​milisekúnd dlhé) rozdelené do troch časových úsekov.

Úzke frekvenčné pásmo sa zvyčajne chápe ako „kanály“. Hlasové údaje prevedené na digitálne informácie sú komprimované, čo spôsobuje, že zaberajú menej miesta. Preto TDMA pracuje trikrát rýchlejšie ako analógový systém využívajúci rovnaký počet kanálov. Systémy TDMA pracujú vo frekvenčnom rozsahu 800 MHz (IS-54) alebo 1900 MHz (IS-136).

GSM

TDMA je v súčasnosti dominantnou technológiou pre mobilné celulárne siete a používa sa v štandarde GSM (Global System for Mobile Communications) (ruský SPS-900) – globálnom digitálnom štandarde pre mobilnú celulárnu komunikáciu so zdieľaním kanálov založeným na princípe TDMA a vysoký stupeň bezpečnosti vďaka šifrovaniu verejným kľúčom. GSM však používa prístup TDMA a IS-136 odlišne. Predstavme si, že GSM a IS-136 sú rôzne operačné systémy, ktoré bežia na rovnakom procesore, napríklad operačné systémy Windows aj Linux bežia na Intel Pentium III. Systémy GSM používajú metódu kódovania na zabezpečenie telefónnych hovorov z mobilných telefónov. Sieť GSM v Európe a Ázii funguje na frekvenciách 900 MHz a 1800 MHz a v USA na frekvenciách 850 MHz a 1900 MHz a používa sa v mobilnej komunikácii.

Blokovanie vášho GSM telefónu

GSM je medzinárodný štandard v Európe, Austrálii, väčšine Ázie a Afriky. Používatelia mobilných telefónov si môžu kúpiť jeden telefón, ktorý bude fungovať všade, kde je štandard podporovaný. Aby sa používatelia GSM mohli pripojiť ku konkrétnemu mobilnému operátorovi v rôznych krajinách, jednoducho vymenia SIM kartu. SIM karty uchovávajú všetky informácie a identifikačné čísla, ktoré sú potrebné na pripojenie k mobilnému operátorovi.

Bohužiaľ, frekvencie GSM 850 MHz/1900 MHz používané v USA nie sú rovnaké ako v medzinárodnom systéme. Ak teda žijete v USA, ale skutočne potrebujete mobilný telefón v zahraničí, môžete si kúpiť troj- alebo štvorpásmový telefón GSM a používať ho vo svojej domovskej krajine aj v zahraničí, alebo si jednoducho kúpiť mobilný telefón GSM 900 MHz/1800 MHz na cesty do zahraničia.

CDMA

CDMA (Code Division Multiple Access). Prevádzkové kanály pri tomto spôsobe rozdelenia média vznikajú pridelením samostatného číselného kódu každému používateľovi, ktorý je distribuovaný po celej šírke pásma. Neexistuje žiadne časové rozdelenie, všetci odberatelia neustále využívajú celú šírku kanála. Frekvenčné pásmo jedného kanála je veľmi široké, vysielania predplatiteľov sa navzájom prekrývajú, ale keďže ich kódy sú odlišné, možno ich rozlíšiť. CDMA je základom pre IS-95 a pracuje vo frekvenčných pásmach 800 MHz a 1900 MHz.

Dvojpásmový a duálny štandardný mobilný telefón

Keď cestujete, nepochybne chcete nájsť telefón, ktorý bude fungovať na niekoľkých pásmach, v niekoľkých štandardoch alebo bude kombinovať oboje. Pozrime sa bližšie na každú z týchto možností:

Viacpásmový telefón môže prepínať z jednej frekvencie na druhú. Napríklad dvojpásmový telefón TDMA môže využívať služby TDMA v systéme 800 MHz alebo 1900 MHz. Dvojpásmový GSM telefón môže využívať službu GSM v troch pásmach – 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz alebo 1900 MHz.
Multištandardný telefón. „Štandard“ v mobilných telefónoch znamená typ prenosu signálu. Preto telefón so štandardmi AMPS a TDMA môže v prípade potreby prejsť z jedného štandardu na druhý. Napríklad štandard AMPS vám umožňuje používať analógovú sieť v oblastiach, ktoré nepodporujú digitálnu sieť.
Viacpásmový/multištandardný telefón vám umožňuje zmeniť frekvenčné pásmo a štandard prenosu.

Telefóny, ktoré túto funkciu podporujú, automaticky menia pásma alebo štandardy. Napríklad, ak telefón podporuje dve pásma, potom sa pripojí k sieti 800 MHz, ak sa nemôže pripojiť k pásmu 1900 MHz. Ak má telefón viacero štandardov, najprv použije digitálny štandard a ak tento nie je dostupný, prepne sa na analógový.

Mobilné telefóny sa dodávajú v dvoj- a trojpásmovom režime. Slovo „trojprúdovka“ však môže klamať. Môže to znamenať, že telefón podporuje štandardy CDMA a TDMA a analógový štandard. A zároveň to môže znamenať, že telefón podporuje jeden digitálny štandard v dvoch pásmach a analógový štandard. Pre tých, ktorí cestujú do zahraničia, je lepšie kúpiť si telefón, ktorý funguje v pásme 900 MHz GSM pre Európu a Áziu a 1900 MHz pre USA a tiež podporuje analógový štandard. V podstate ide o dvojpásmový telefón, v ktorom jeden z týchto režimov (GSM) podporuje 2 pásma.

Služba mobilnej a osobnej komunikácie

Personal Communications Service (PCS) je v podstate služba mobilných telefónov, ktorá kladie dôraz na osobnú komunikáciu a mobilitu. Hlavnou črtou PCS je, že telefónne číslo používateľa sa stáva jeho osobným komunikačným číslom (PCN), ktoré je „viazané“ na samotného používateľa, a nie na jeho telefón alebo rádiový modem. Globálny cestovateľ používajúci PCS môže voľne prijímať telefónne hovory a e-maily na svojom PCN.

Bunková komunikácia bola pôvodne vytvorená pre použitie v autách, zatiaľ čo osobná komunikácia znamenala väčšie možnosti. V porovnaní s tradičnou celulárnou komunikáciou má PCS niekoľko výhod. Po prvé, je úplne digitálny, čo poskytuje vyššiu rýchlosť prenosu dát a uľahčuje používanie technológií kompresie dát. Po druhé, frekvenčný rozsah používaný pre PCS (1850-2200 MHz) umožňuje znížiť náklady na komunikačnú infraštruktúru. (Keďže celkové rozmery antén základňových staníc PCS sú menšie ako celkové rozmery antén základňových staníc celulárnej siete, ich výroba a inštalácia sú lacnejšie).

Teoreticky mobilný systém v USA funguje na dvoch frekvenčných pásmach – 824 a 894 MHz; PCS pracuje na frekvenciách 1850 a 1990 MHz. A keďže je táto služba založená na štandarde TDMA, PCS má 8 časových slotov a kanálový odstup je 200 kHz, na rozdiel od zvyčajných troch časových slotov a 30 kHz medzi kanálmi.

3G je najnovšia technológia v oblasti mobilnej komunikácie. 3G znamená, že telefón patrí do tretej generácie – prvá generácia sú analógové mobilné telefóny, druhá sú digitálne. Technológia 3G sa používa v multimediálnych mobilných telefónoch, ktoré sa bežne nazývajú smartfóny. Takéto telefóny majú viacero pásiem a vysokorýchlostný prenos dát.

3G používa niekoľko mobilných štandardov. Tri najbežnejšie sú:

CDMA2000 je ďalším vývojom štandardu CDMA One 2. generácie.
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - širokopásmové CDMA) je technológia rádiového rozhrania, ktorú si zvolila väčšina mobilných operátorov na poskytovanie širokopásmového rádiového prístupu na podporu služieb 3G.
TD-SCDMA (anglicky Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) je čínsky štandard pre mobilné siete tretej generácie.

3G sieť dokáže prenášať dáta rýchlosťou až 3 Mbps (takže stiahnutie MP3 skladby trvajúcej 3 minúty trvá len asi 15 sekúnd). Pre porovnanie sa pozrime na mobilné telefóny druhej generácie – najrýchlejší 2G telefón dokáže dosiahnuť rýchlosť prenosu dát až 144 Kb/s (stiahnutie 3-minútovej skladby trvá približne 8 hodín). Vysokorýchlostný prenos dát 3G je jednoducho ideálny na sťahovanie informácií z internetu, odosielanie a prijímanie veľkých multimediálnych súborov. 3G telefóny sú akýmsi mininotebookom, ktorý si poradí s veľkými aplikáciami, ako je streamovanie videa z internetu, odosielanie a prijímanie faxov a sťahovanie e-mailových správ s aplikáciami.

To si samozrejme vyžaduje základňové stanice, ktoré prenášajú rádiové signály z telefónu do telefónu.

Základné stanice mobilných telefónov sú liate kovové alebo mrežové konštrukcie, ktoré stúpajú stovky metrov do vzduchu. Tento obrázok ukazuje modernú vežu, ktorá „slúži“ 3 rôznym mobilným operátorom. Ak sa pozriete na základňu základňových staníc, môžete vidieť, že každý mobilný operátor má nainštalované vlastné zariadenie, ktoré dnes zaberá veľmi málo miesta (na základni starších veží boli na takéto zariadenia postavené malé miestnosti).

Základná stanica. foto z http://www.prattfamily.demon.co.uk

Vo vnútri takéhoto bloku je umiestnený rádiový vysielač a prijímač, vďaka ktorému veža komunikuje s mobilnými telefónmi. Rádiá sú spojené s anténou na veži niekoľkými hrubými káblami. Ak sa pozriete pozorne, všimnete si, že samotná veža, všetky káble a zariadenia spoločností na základniach základňových staníc sú dobre uzemnené. Napríklad doska so zelenými drôtmi, ktoré sú k nej pripojené, je medená uzemňovacia rovina.

Mobilný telefón, rovnako ako akékoľvek iné elektronické zariadenie, môže mať problémy:

Najčastejšie ide o koróziu dielov spôsobenú vlhkosťou vstupujúcou do zariadenia. Ak sa do vášho telefónu dostane vlhkosť, musíte sa pred zapnutím uistiť, že je telefón úplne suchý.
Nadmerné teploty (napríklad v aute) môžu poškodiť batériu alebo dosku elektronických obvodov telefónu. Ak je teplota príliš nízka, obrazovka sa môže vypnúť.
Analógové mobilné telefóny často čelia problému „klonovania“. Telefón sa považuje za „klonovaný“, keď niekto zachytí jeho identifikačné číslo a môže bezplatne volať na iné čísla.

Takto funguje „klonovanie“: Predtým, ako niekomu zavoláte, váš telefón odošle svoje ESN a MIN kódy do siete. Tieto kódy sú jedinečné a práve vďaka nim spoločnosť vie, komu má poslať faktúru za hovory. Keď váš telefón vysiela kódy MIN/ESN, niekto ich môže počuť (pomocou špeciálneho zariadenia) a zachytiť ich. Ak sú tieto kódy použité v inom mobilnom telefóne, môžete z neho volať úplne zadarmo, pretože účet zaplatí majiteľ týchto kódov.

V teoretickej časti sa nebudeme vŕtať v histórii vzniku bunkovej komunikácie, jej zakladateľoch, chronológii štandardov a pod. Pre tých, ktorí majú záujem, je dostatok materiálu v tlačených publikáciách aj na internete.

Pozrime sa, čo je mobilný (mobilný) telefón.

Obrázok ukazuje princíp činnosti veľmi zjednodušeným spôsobom:

Obr.1 Ako funguje mobilný telefón

Mobilný telefón je transceiver pracujúci na jednej z frekvencií v rozsahu 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Okrem toho je príjem a vysielanie oddelené frekvenciou.

Systém GSM pozostáva z 3 hlavných komponentov, ako sú:

Subsystém základných staníc (BSS – Base Station Subsystem);

Spínací/spínací subsystém (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Centrum prevádzky a údržby (OMC);

V skratke to funguje takto:

Mobilný (mobilný) telefón komunikuje so sieťou základňových staníc (BS). Stožiare BS sa zvyčajne inštalujú buď na ich pozemné stožiare, alebo na strechy domov či iných konštrukcií, alebo na prenajaté existujúce stožiare všetkých druhov rozhlasových/TV opakovačov a pod., ako aj na výškové komíny kotolní a pod. iné priemyselné štruktúry.

Po zapnutí telefónu a ostatnom čase monitoruje (počúva, skenuje) éter na prítomnosť GSM signálu zo svojej základňovej stanice. Telefón identifikuje svoj sieťový signál pomocou špeciálneho identifikátora. Ak existuje (telefón je v oblasti pokrytia sieťou), tak telefón vyberie najlepšiu frekvenciu z hľadiska sily signálu a na tejto frekvencii odošle do BS požiadavku na registráciu v sieti.

Proces registrácie je v podstate proces autentifikácie (autorizácie). Jeho podstata spočíva v tom, že každá SIM karta vložená do telefónu má svoje jedinečné identifikátory IMSI (International Mobile Subscriber Identity) a Ki (Key for Identification). Tieto isté IMSI a Ki sa vkladajú do databázy autentifikačného centra (AuC), keď sú vyrobené SIM karty prijaté telekomunikačným operátorom. Pri registrácii telefónu v sieti sa identifikátory prenesú do BS, a to AuC. Ďalej AuC (identifikačné centrum) odošle do telefónu náhodné číslo, ktoré je kľúčom k vykonaniu výpočtov pomocou špeciálneho algoritmu. Tento výpočet prebieha súčasne v mobilnom telefóne a AuC, potom sa oba výsledky porovnajú. Ak sa zhodujú, SIM karta sa rozpozná ako pravá a telefón sa zaregistruje v sieti.

V prípade telefónu je identifikátorom v sieti jeho jedinečné číslo IMEI (International Mobile Equipment Identity). Toto číslo sa zvyčajne skladá z 15 číslic v desiatkovej sústave. Napríklad 35366300/758647/0. Prvých osem číslic popisuje model telefónu a jeho pôvod. Ostatné sú sériové číslo telefónu a kontrolné číslo.

Toto číslo je uložené v energeticky nezávislej pamäti telefónu. V zastaraných modeloch je možné toto číslo zmeniť pomocou špeciálneho softvéru a vhodného programátora (niekedy dátového kábla) a v moderných telefónoch je duplikované. Jedna kópia čísla je uložená v pamäťovej oblasti, ktorú je možné naprogramovať, a duplikát je uložený v pamäťovej oblasti OTP (One Time Programming), ktorá je raz naprogramovaná výrobcom a nie je možné ju preprogramovať.

Takže aj keď zmeníte číslo v prvej pamäťovej oblasti, telefón po zapnutí porovná údaje v oboch pamäťových oblastiach a ak sa zistia rôzne čísla IMEI, telefón sa zablokuje. Prečo to všetko meniť, pýtate sa? V skutočnosti to legislatíva väčšiny krajín zakazuje. Číslo IMEI telefónu sa sleduje online. V súlade s tým, ak je telefón ukradnutý, môže byť sledovaný a skonfiškovaný. A ak sa vám podarí zmeniť toto číslo na akékoľvek iné (pracovné) číslo, potom sa šanca na nájdenie telefónu zníži na nulu. Tieto otázky riešia spravodajské služby s primeranou pomocou prevádzkovateľa siete atď. Nebudem sa preto hlbšie venovať tejto téme. Zaujíma nás čisto technický aspekt zmeny čísla IMEI.

Faktom je, že za určitých okolností môže dôjsť k poškodeniu tohto čísla v dôsledku zlyhania softvéru alebo nesprávnej aktualizácie a potom je telefón absolútne nevhodný na používanie. Tu prichádzajú na pomoc všetky prostriedky na obnovenie IMEI a funkčnosti zariadenia. Tento bod bude podrobnejšie diskutovaný v časti opravy softvérového telefónu.

Teraz stručne o prenose hlasu od účastníka k účastníkovi v štandarde GSM. V skutočnosti ide o technicky veľmi zložitý proces, ktorý je úplne odlišný od bežného prenosu hlasu cez analógové siete, ako je napríklad domáci drôtový/rádiový telefón. Digitálne rádiotelefóny DECT sú v niečom podobné, ale implementácia je stále iná.

Faktom je, že hlas predplatiteľa prechádza pred odvysielaním mnohými transformáciami. Analógový signál je rozdelený na segmenty s trvaním 20 ms, po ktorých je konvertovaný na digitálny, potom je zakódovaný pomocou šifrovacích algoritmov s tzv. verejný kľúč - systém EFR (Enhanced Full Rate - pokročilý systém kódovania reči vyvinutý fínskou spoločnosťou Nokia).

Všetky signály kodekov sú spracovávané veľmi užitočným algoritmom na princípe DTX (Discontinuous Transmission) - prerušovaný prenos reči. Jeho užitočnosť spočíva v tom, že ovláda telefónny vysielač, zapína ho len vtedy, keď začína reč a vypína počas prestávok medzi rozhovormi. To všetko sa dosahuje pomocou VAD (Voice Activated Detector), ktorý je súčasťou kodeku – detektora rečovej aktivity.

Pre prijímajúceho účastníka prebiehajú všetky transformácie v opačnom poradí.